JP6309498B2 - Capacitance detection pressure switch and pressure sensor - Google Patents

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Description

本発明は、静電容量検出式圧力スイッチ及び圧力センサに係り、特に、ダイヤフラムを一方の電極として利用する静電容量検出式圧力スイッチ及び圧力センサに関する。   The present invention relates to a capacitance detection type pressure switch and a pressure sensor, and more particularly, to a capacitance detection type pressure switch and a pressure sensor using a diaphragm as one electrode.

冷暖房、空調、自動車、及び、産業装置用のシステムの制御に際して、作動媒体の圧力を検出するダイヤフラム式の圧力スイッチ及びセンサが知られている。ダイヤフラム式の圧力スイッチでは、接点式の圧力スイッチが知られているが、接点式の圧力スイッチでは、接点間に異物(絶縁物)が噛み込むことにより導通不良が発生する可能性があるという問題があるため、静電容量検出式、光検出式、磁気検出式、歪検出式などの無接点式の圧力スイッチ及び圧力センサも使用されている。   2. Description of the Related Art A diaphragm type pressure switch and a sensor for detecting the pressure of a working medium are known when controlling systems for air conditioning, air conditioning, automobiles, and industrial devices. A diaphragm type pressure switch is known as a contact type pressure switch. However, in a contact type pressure switch, there is a possibility that a continuity failure may occur due to foreign matter (insulator) being caught between the contacts. Therefore, contactless pressure switches and pressure sensors such as capacitance detection type, light detection type, magnetic detection type, and strain detection type are also used.

特開2013−171614号公報JP 2013-171614 A 特開平8−82564号公報JP-A-8-82564 特表2013−537972号公報JP 2013-537972 A

引用文献1に記載されたような、複数の作動油圧を検出するために、複数の接点式の油圧スイッチ、ハウジング、接続回路、及び、板部材などを備える油圧スイッチモジュールも知られている。   A hydraulic switch module including a plurality of contact-type hydraulic switches, a housing, a connection circuit, a plate member, and the like is also known in order to detect a plurality of hydraulic pressures as described in the cited document 1.

また、無接点式の圧力スイッチのうち、静電容量検出式の圧力スイッチ及び圧力センサでは、金属製のダイヤフラムを一方の電極とし、ダイヤフラムの大気圧側に絶縁材を介して設けられた固定電極を他方の電極として、二つの電極の間の静電容量の変化を検出することにより、作動媒体の圧力を検出するものも知られている。   Among contactless pressure switches, capacitance detection pressure switches and pressure sensors use a metal diaphragm as one electrode, and a fixed electrode provided on the atmospheric pressure side of the diaphragm via an insulating material It is also known that the pressure of the working medium is detected by detecting the change in the capacitance between the two electrodes with the other electrode as the other electrode.

引用文献2には、ダイヤフラム上に設けた可動電極と、一つの空間から分離された空間内に可動電極に対して所定の間隙をもって配設された固定電極と、少なくともいずれかの電極の表面に設けた絶縁層と、両電極間の静電容量を検出する検出手段とを設け、両電極が接触する前後の領域にスイッチのオン領域またはオフ領域を分離して設けた静電容量検出式の圧力スイッチが開示されている。   In the cited document 2, a movable electrode provided on a diaphragm, a fixed electrode disposed with a predetermined gap with respect to the movable electrode in a space separated from one space, and a surface of at least one of the electrodes An insulating layer provided and a detecting means for detecting the capacitance between both electrodes, and a capacitance detection type in which an ON region or an OFF region of the switch is separately provided in a region before and after the electrodes are in contact with each other. A pressure switch is disclosed.

引用文献3には、血圧の測定に適用される圧力計であって、電極部とそのラジアル方向の外周において設けられる弾性変形部とを備え、電極部と弾性変形部とが一体的に連結され、軸方向において応力を受ける際に、弾性変形部は、相応する変形が生じることができ、且つ電極部を軸方向に沿って移動させる可動電極装置を備える静電容量型圧力センサを使用する圧力計が開示されている。   Cited Document 3 is a pressure gauge applied to blood pressure measurement, and includes an electrode portion and an elastic deformation portion provided on an outer periphery in the radial direction, and the electrode portion and the elastic deformation portion are integrally connected. When the stress is received in the axial direction, the elastically deforming portion can be deformed correspondingly, and pressure using a capacitive pressure sensor including a movable electrode device that moves the electrode portion along the axial direction. Totals are disclosed.

上記のような静電容量検出式の圧力スイッチでは、一方の電極として使用するダイヤフラムと、ダイヤフラムからの信号を出力する信号線との接続方法によっては、ダイヤフラムの圧力―変位特性、つまり、ダイヤフラムの作動特性に影響を与えるという問題がある。また、ダイヤフラムは微小変形するため、ダイヤフラムと信号線との安定した導通を確保するのが難しいという問題もある。   In the capacitance detection type pressure switch as described above, depending on the connection method of the diaphragm used as one of the electrodes and the signal line for outputting a signal from the diaphragm, the pressure-displacement characteristic of the diaphragm, that is, the diaphragm There is a problem of affecting the operating characteristics. Further, since the diaphragm is deformed minutely, there is a problem that it is difficult to ensure stable conduction between the diaphragm and the signal line.

従って、本発明の目的は、一方の電極として使用するダイヤフラムと、ダイヤフラムからの信号を検出するための信号線との接続について、ダイヤフラムの作動特性に影響を与えることなく、安定した導通を確保できる、静電容量検出式圧力スイッチ及び圧力センサを提供することである。   Therefore, the object of the present invention is to secure stable conduction without affecting the operating characteristics of the diaphragm with respect to the connection between the diaphragm used as one of the electrodes and the signal line for detecting the signal from the diaphragm. An electrostatic capacitance detection type pressure switch and a pressure sensor are provided.

上記課題を解決するために、本発明の静電容量検出式圧力スイッチは、管路から供給される作動媒体の圧力の変動に応じて変位し、前記管路からの前記作動媒体の圧力が設定値未満である場合には、下側に膨らんだ形状をなし、前記管路からの前記作動媒体の圧力が設定値以上になると、前記作動媒体の圧力により下側に膨らんだ形状から上側に膨らんだ形状に可逆的に反転する、スナップアクションを行うダイヤフラムと、前記ダイヤフラムに電気的に接続される可動電極と、前記ダイヤフラムの前記管路に対向する大気圧側に設けられる固定電極と、前記固定電極と前記ダイヤフラムとの絶縁を確保する絶縁被膜とを備え、前記作動媒体の圧力の変動により前記ダイヤフラムが変位し、当該変位を前記可動電極に接続された前記ダイヤフラムと前記固定電極との間の静電容量の変動として検出し、当該静電容量の変動に基づき前記作動媒体の圧力を検出するように構成された静電容量検出式圧力スイッチにおいて、前記ダイヤフラムの外周の一部に外側に向って伸びる少なくとも1つの突起部である、前記可動電極を接続するための電極接触部が形成されたことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the capacitance detection type pressure switch of the present invention is displaced according to the fluctuation of the pressure of the working medium supplied from the pipe line, and the pressure of the working medium from the pipe line is set. When the pressure is less than the value, it forms a shape that bulges downward, and when the pressure of the working medium from the pipe line exceeds a set value, the shape that bulges downward due to the pressure of the working medium bulges upward. A diaphragm that performs a snap action, reversibly reversing into an elliptical shape, a movable electrode that is electrically connected to the diaphragm, a fixed electrode that is provided on the atmospheric pressure side of the diaphragm facing the conduit, and the fixed An insulating coating for ensuring insulation between the electrode and the diaphragm; the diaphragm is displaced by a change in pressure of the working medium; and the displacement is connected to the diaphragm connected to the movable electrode. In the capacitance detection type pressure switch configured to detect a change in capacitance between the diaphragm and the fixed electrode and detect the pressure of the working medium based on the change in capacitance, the diaphragm An electrode contact portion for connecting the movable electrode, which is at least one protrusion extending outwardly, is formed on a part of the outer periphery of the electrode.

また、前記電極接触部は、中央部に貫通孔が設けられており、一方側には、少なくとも1箇所の面取りが設けられており、前記可動電極とカシメ加工される形状に形成されるものとしてもよい。
また、前記電極接触部の付け根付近には、薄肉部が形成されており、前記可動電極とスポット溶接される形状に形成されるものとしてもよい。
また、前記電極接触部の付け根付近には、薄肉部が形成されており、前記可動電極とレーザー溶接される形状に形成されるものとしてもよい。
また、前記電極接触部の先端には、先端に水平面から90度折れ曲がった突起形状が形成され、前記電極接触部は、前記可動電極とコネクタ嵌合される形状に形成されるものとしてもよい。
また、前記電極接触部は、前記ダイヤフラムの外周に板ばねが設けられた皿ばね形状に形成され、前記可動電極と前記皿ばねの弾性力により接続されるものとしてもよい。
In addition, the electrode contact portion is provided with a through hole in the central portion, and at least one chamfer is provided on one side, and is formed into a shape that is caulked with the movable electrode. Also good.
Moreover, the thin part is formed in the base vicinity of the said electrode contact part , and it is good also as what is formed in the shape spot-welded with the said movable electrode.
Moreover, the thin part is formed in the base vicinity of the said electrode contact part , and it is good also as what is formed in the shape welded with the said movable electrode.
The tip of the electrode contact portion may be formed with a projection shape bent 90 degrees from the horizontal plane at the tip, and the electrode contact portion may be formed in a shape that fits with the movable electrode.
The electrode contact portion may be formed in a disc spring shape in which a leaf spring is provided on the outer periphery of the diaphragm, and connected to the movable electrode by the elastic force of the disc spring.

本発明の静電容量検出式圧力スイッチ及び圧力センサによれば、一方の電極として使用するダイヤフラムと、ダイヤフラムからの信号を検出するための信号線との接続について、ダイヤフラムの作動特性に影響を与えることなく、安定した導通を確保できる。   According to the capacitance detection type pressure switch and pressure sensor of the present invention, the connection between the diaphragm used as one of the electrodes and the signal line for detecting the signal from the diaphragm affects the operating characteristics of the diaphragm. Therefore, stable conduction can be ensured.

一般的な円板形状のダイヤフラムを使用した従来技術による静電容量検出式圧力スイッチの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electrostatic capacitance detection type pressure switch by a prior art using a general disk-shaped diaphragm. 静電容量検出回路のブロック図である。It is a block diagram of an electrostatic capacitance detection circuit. 図3(a)は、従来技術による円板形状のダイヤフラムと、本発明の静電容量検出式圧力スイッチのダイヤフラムとの接触荷重印加時の特性を比較して示す図であって、荷重無印加時の形状を示す図であり、図3(b)は接触荷重印加時の変形を示す図であり、図3(c)は、接触荷重印加時の応力分布を示す図である。FIG. 3 (a) is a diagram showing a comparison of characteristics when a contact load is applied between a disk-shaped diaphragm according to the prior art and the diaphragm of the capacitance detection type pressure switch of the present invention. FIG. 3B is a diagram showing deformation when a contact load is applied, and FIG. 3C is a diagram showing a stress distribution when the contact load is applied. 図4(a)は、本発明の静電容量検出式圧力スイッチのダイヤフラムの形状の一例を示す図であって、電極接触部がカシメ加工される形状に形成されるダイヤフラムの平面図であり、図4(b)は、図4(a)のIVb−IVbに示す断面図であり、図4(c)は、可動電極と電極接触部を共に拡大して示す図であり、図4(d)は、可動電極が電極接触部に挿入された状態を拡大して示す図であり、図4(e)は、可動電極が電極接触部にカシメ加工された状態を拡大して示す図である。FIG. 4A is a diagram showing an example of the shape of the diaphragm of the capacitance detection type pressure switch of the present invention, and is a plan view of the diaphragm formed into a shape in which the electrode contact portion is crimped, 4B is a cross-sectional view taken along IVb-IVb in FIG. 4A, and FIG. 4C is an enlarged view of both the movable electrode and the electrode contact portion, and FIG. ) Is an enlarged view showing a state in which the movable electrode is inserted into the electrode contact portion, and FIG. 4E is an enlarged view showing a state in which the movable electrode is crimped to the electrode contact portion. . 図5(a)は、本発明の静電容量検出式圧力スイッチのダイヤフラムの形状の参考例を示す図であって、電極接触部がはんだ付けされる形状に形成されるダイヤフラムの平面図であり、図5(b)は、図5(a)のVb−Vbに示す断面図であり、図5(c)は、可動電極と電極接触部を共に拡大して示す図であり、図5(d)は、可動電極が電極接触部に挿入された状態を拡大して示す図であり、図5(e)は、可動電極が電極接触部にはんだ付けされた状態を拡大して示す図である。FIG. 5A is a diagram showing a reference example of the shape of the diaphragm of the capacitance detection type pressure switch of the present invention, and is a plan view of the diaphragm formed in a shape in which the electrode contact portion is soldered. 5B is a cross-sectional view taken along line Vb-Vb in FIG. 5A, and FIG. 5C is an enlarged view of both the movable electrode and the electrode contact portion. FIG. 5D is an enlarged view showing a state where the movable electrode is inserted into the electrode contact portion, and FIG. 5E is an enlarged view showing a state where the movable electrode is soldered to the electrode contact portion. is there. 図6(a)は、本発明の静電容量検出式圧力スイッチのダイヤフラムの形状の一例を示す図であって、電極接触部がスポット溶接される形状に形成されるダイヤフラムの平面図であり、図6(b)は、図6(a)のVIb−VIbに示す断面図であり、図6(c)は、可動電極と電極接触部を共に拡大して示す図であり、図6(d)は、可動電極が電極接触部に接触された状態を拡大して示す図であり、図6(e)は、可動電極が電極接触部にスポット溶接された状態を拡大して示す図であり、図6(f)は、先端が折れ曲がっていない形状の可動電極が電極接触部にレーザー溶接された状態を拡大して示す図である。FIG. 6A is a diagram showing an example of the shape of the diaphragm of the capacitance detection type pressure switch of the present invention, and is a plan view of the diaphragm formed in a shape in which the electrode contact portion is spot-welded, 6B is a cross-sectional view taken along line VIb-VIb in FIG. 6A, and FIG. 6C is an enlarged view of both the movable electrode and the electrode contact portion. ) Is an enlarged view showing a state in which the movable electrode is in contact with the electrode contact portion, and FIG. 6 (e) is an enlarged view showing a state in which the movable electrode is spot welded to the electrode contact portion. FIG. 6 (f) is an enlarged view showing a state where the movable electrode having a shape in which the tip is not bent is laser-welded to the electrode contact portion. 図7(a)は、本発明の静電容量検出式圧力スイッチのダイヤフラムの形状の一例を示す図であって、電極接触部がコネクタ嵌合される形状に形成されるダイヤフラムの平面図であり、図7(b)は、図7(a)のVIIb−VIIbに示す断面図であり、図7(c)は、図7(a)のVIIc−VIIcに示す断面図である。Fig.7 (a) is a figure which shows an example of the shape of the diaphragm of the electrostatic capacitance detection type pressure switch of this invention, Comprising: It is a top view of the diaphragm formed in the shape by which an electrode contact part is connector-fitted. 7B is a cross-sectional view taken along the line VIIb-VIIb in FIG. 7A, and FIG. 7C is a cross-sectional view taken along the line VIIc-VIIc in FIG. 7A. 図8(a)は、本発明の静電容量検出式圧力スイッチのダイヤフラムの形状の一例を示す図であって、ダイヤフラムの外周に皿ばね形状を構成する複数の板ばね形状の電極接触部が形成されるダイヤフラムの平面図であり、図8(b)は、図8(a)のVIIIb−VIIIbに示す断面図である。FIG. 8A is a diagram showing an example of the shape of the diaphragm of the capacitance detection type pressure switch of the present invention, and a plurality of plate spring-shaped electrode contact portions constituting a disc spring shape on the outer periphery of the diaphragm. It is a top view of the diaphragm formed, FIG.8 (b) is sectional drawing shown to VIIIb-VIIIb of Fig.8 (a). 本発明の一実施形態に係る静電容量検出式圧力スイッチの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electrostatic capacitance detection type pressure switch which concerns on one Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
まず、従来技術による静電容量検出式の圧力スイッチについて説明する。
図1は、一般的な円板形状のダイヤフラム111を使用した従来技術による静電容量検出式圧力スイッチ100の構成を示す図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, a capacitance detection type pressure switch according to the prior art will be described.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a capacitance detection type pressure switch 100 according to the prior art using a general disk-shaped diaphragm 111.

図1において、圧力スイッチ100は、冷暖房、空調、自動車、及び、産業装置用の作動媒体の圧力を供給する管路11と、作動媒体の圧力を封止するOリング12を有する作動媒体供給アセンブリ10に取り付けられて使用される。なお、圧力スイッチ100は、後述する支持部材131等を取り外し、単体で継手管等に接続されるものとしてもよい。   In FIG. 1, a pressure switch 100 is a working medium supply assembly having a conduit 11 for supplying working medium pressure for air conditioning, air conditioning, automobile and industrial equipment, and an O-ring 12 for sealing the working medium pressure. 10 to be used. The pressure switch 100 may be connected to a joint pipe or the like by removing a support member 131 and the like which will be described later.

圧力スイッチ100は、ダイヤフラムアセンブリ110と、静電容量検出部120と、ダイヤフラムアセンブリ110及び静電容量検出部120を保持し、作動媒体供給アセンブリ10に固定する固定部130とを備える。   The pressure switch 100 includes a diaphragm assembly 110, a capacitance detection unit 120, and a fixing unit 130 that holds the diaphragm assembly 110 and the capacitance detection unit 120 and fixes them to the working medium supply assembly 10.

ダイヤフラムアセンブリ110は、管路11から供給された作動媒体の圧力の変動に応じて変位するダイヤフラム111と、ダイヤフラム111の管路11側に配置され作動媒体を封止するOリング112と、Oリング112と密着し作動媒体を封止する隔膜113とを備える。   The diaphragm assembly 110 includes a diaphragm 111 that is displaced according to a change in pressure of the working medium supplied from the pipe 11, an O-ring 112 that is disposed on the pipe 11 side of the diaphragm 111 and seals the working medium, and an O-ring. 112, which is in close contact with 112 and seals the working medium.

ダイヤフラム111は、静電容量検出式の圧力スイッチでは、作動媒体の圧力の変動により変位するダイヤフラム111と固定電極122との間の静電容量の変動を検出し、静電容量の変動に基づきダイヤフラム111の変位を検出し、ダイヤフラム111の変位により管路11から供給された作動媒体の圧力を検出するため、主に金属製のものを使用する。また、ダイヤフラム111は、主に反転動作、すなわち、スナップアクションするばね性を有する金属製のものを使用するが、本構成を圧力の計測値を出力する圧力センサに適用する場合には、スナップアクションするダイヤフラムは使用できない。スナップアクションするダイヤフラム111は、管路11からの作動媒体の圧力が設定値未満である場合には、下側に膨らんだ形状をなし、管路11からの作動媒体の圧力が設定値以上になると、この作動媒体の圧力により下側に膨らんだ形状から上側に膨らんだ形状に可逆的に反転する。   The diaphragm 111 is a capacitance detection type pressure switch that detects a variation in capacitance between the diaphragm 111 and the fixed electrode 122 that is displaced due to a variation in pressure of the working medium, and based on the variation in capacitance. In order to detect the displacement of 111 and to detect the pressure of the working medium supplied from the pipe line 11 by the displacement of the diaphragm 111, a metal one is mainly used. In addition, the diaphragm 111 is mainly made of a metal having a reversing action, that is, a spring property that performs a snap action. However, when this configuration is applied to a pressure sensor that outputs a pressure measurement value, a snap action is used. Do not use diaphragms. When the pressure of the working medium from the pipe line 11 is less than the set value, the diaphragm 111 that performs the snap action has a shape that swells downward, and when the pressure of the working medium from the pipe line 11 exceeds the set value. By the pressure of the working medium, the shape swelled downward is reversibly reversed to the shape swelled upward.

Oリング112は、支持部材131の開口部131aの周辺に設けられた凹部131dに配置され、後述する隔膜113と共に、支持部材131とダイヤフラム111との間の作動媒体を封止する。   The O-ring 112 is disposed in a recess 131d provided around the opening 131a of the support member 131, and seals the working medium between the support member 131 and the diaphragm 111 together with a diaphragm 113 described later.

隔膜113は、ダイヤフラム111の管路11側に貼り付けられ、ダイヤフラム111と共に変位し、Oリング112と密着し作動媒体側の気密を保持する。   The diaphragm 113 is affixed to the side of the duct 11 of the diaphragm 111, is displaced together with the diaphragm 111, is in close contact with the O-ring 112, and maintains airtightness on the working medium side.

静電容量検出部120は、ダイヤフラム111の一部に電気的に接続される可動電極121と、ダイヤフラム111の大気圧側に設けられる固定電極122と、固定電極122のダイヤフラム111側に取り付けられた絶縁被膜123と、可動電極121及び固定電極122とリード線125を介して電気的に接続され、ダイヤフラム111と固定電極122との間の静電容量を検出する静電容量検出IC124とを備える。   The electrostatic capacitance detection unit 120 is attached to the movable electrode 121 electrically connected to a part of the diaphragm 111, the fixed electrode 122 provided on the atmospheric pressure side of the diaphragm 111, and the diaphragm 111 side of the fixed electrode 122. The insulating coating 123 includes a capacitance detection IC 124 that is electrically connected to the movable electrode 121 and the fixed electrode 122 via the lead wire 125 and detects the capacitance between the diaphragm 111 and the fixed electrode 122.

可動電極121は、金属製のダイヤフラム111の例えば可動の少ない外周部に電気的に接続される金属部品である。可動電極121は、リード線125を介して静電容量検出IC124と接続され、これによりダイヤフラム111は静電容量検出におけるコンデンサの一方の電極を形成する。可動電極121は、ダイヤフラム111の外周部の全体と接触する円環形状としてもよいし、ダイヤフラム111の外周部の大部分を樹脂製のストッパーで覆い、その一部に可動電極121を配置して、金属製のダイヤフラム111に接続するようにしてもよいし、その他の形状でもよい。   The movable electrode 121 is a metal component that is electrically connected to, for example, the outer peripheral portion of the metal diaphragm 111 that is less movable. The movable electrode 121 is connected to the capacitance detection IC 124 via the lead wire 125, whereby the diaphragm 111 forms one electrode of a capacitor in capacitance detection. The movable electrode 121 may have an annular shape that contacts the entire outer periphery of the diaphragm 111, or most of the outer periphery of the diaphragm 111 is covered with a resin stopper, and the movable electrode 121 is disposed on a part thereof. Further, it may be connected to the metal diaphragm 111 or other shapes.

固定電極122は、ダイヤフラム111に接触することなく、ダイヤフラム111の大気圧側を覆うような形状を有する金属部品である。固定電極122は、リード線125を介して静電容量検出IC124と接続され、これにより固定電極122は静電容量検出におけるコンデンサの他方の電極を形成する。なお、固定電極122の形状は、平板形状、凹形状等、静電容量検出IC124と電気的に接続され、コンデンサの他方の電極を形成できる形状であればよい。   The fixed electrode 122 is a metal part having a shape that covers the atmospheric pressure side of the diaphragm 111 without contacting the diaphragm 111. The fixed electrode 122 is connected to the capacitance detection IC 124 via the lead wire 125, whereby the fixed electrode 122 forms the other electrode of the capacitor in capacitance detection. The shape of the fixed electrode 122 may be any shape that can be electrically connected to the capacitance detection IC 124 and can form the other electrode of the capacitor, such as a flat plate shape or a concave shape.

絶縁被膜123は、ダイヤフラム111と固定電極122の間に位置し、静電容量検出におけるコンデンサの誘電体の役割を果たす。このため、絶縁被膜123は、材質及び厚さに応じて静電容量が変化するため、後述する静電容量検出回路200の回路構成に合わせて、材質及び厚さが選択される。また、絶縁被膜123は、固定電極122とダイヤフラム111が接触するのを防止するため、ラバー、ポリイミドフィルム等の衝撃吸収素材を使用してもよいし、スパッタリング・CVD・PVDなどにより絶縁コーティングして形成するものとしてもよい。また、絶縁被膜123は固定電極122の表面に貼り付けるものとしたが、ダイヤフラム111に貼り付けるものとしてもよい。   The insulating film 123 is located between the diaphragm 111 and the fixed electrode 122 and plays a role of a capacitor dielectric in electrostatic capacitance detection. For this reason, since the capacitance of the insulating coating 123 changes according to the material and thickness, the material and thickness are selected according to the circuit configuration of the capacitance detection circuit 200 described later. In order to prevent the fixed electrode 122 and the diaphragm 111 from coming into contact with each other, the insulating coating 123 may use an impact absorbing material such as rubber or polyimide film, or may be insulated by sputtering, CVD, PVD, or the like. It may be formed. Further, although the insulating coating 123 is affixed to the surface of the fixed electrode 122, it may be affixed to the diaphragm 111.

静電容量検出IC124は、モジュール化を想定して外部に配置されてもよいし、支持部材131あるいはカバー132の上部に接触するように固定されてもよい。静電容量検出IC124に組み込まれる回路構成である静電容量検出回路200は、図2に示す。   The capacitance detection IC 124 may be arranged outside assuming modularization, or may be fixed so as to contact the upper portion of the support member 131 or the cover 132. A capacitance detection circuit 200 which is a circuit configuration incorporated in the capacitance detection IC 124 is shown in FIG.

固定部130は、ダイヤフラム111と作動媒体供給アセンブリ10との間の絶縁を確保し、圧力スイッチ100を作動媒体供給アセンブリ10に固定する支持部材131と、支持部材131の大気圧側に設けられた収容部131bを封止するカバー132と、支持部材131と作動媒体供給アセンブリ10とを固定する複数の固定ネジ133と、複数の固定ネジ133のそれぞれの緩みを防止する複数のワッシャー134とを備える。   The fixing unit 130 is provided on the atmospheric pressure side of the support member 131 that secures insulation between the diaphragm 111 and the working medium supply assembly 10 and fixes the pressure switch 100 to the working medium supply assembly 10. A cover 132 that seals the housing portion 131b, a plurality of fixing screws 133 that fix the support member 131 and the working medium supply assembly 10, and a plurality of washers 134 that prevent loosening of each of the plurality of fixing screws 133 are provided. .

支持部材131は、略円板形状で、ダイヤフラム111と作動媒体供給アセンブリ10との間の絶縁を確保するため、例えば樹脂材料で成形される。支持部材131には、管路11に対応する直径を有する開口部131aと、開口部131aの周囲の大気圧側に設けられ、ダイヤフラムアセンブリ110、可動電極121、及び、固定電極122を収容する円筒形状の凹部である収容部131bと、収容部131bから周囲に広がり、固定ネジ133が挿入されるネジ穴131eを有し作動媒体供給アセンブリ10に接触する外周部131cと、収容部131bの内部であって開口部131aの周囲に設けられOリング112を配置する凹部131dとが形成される。   The support member 131 has a substantially disk shape, and is formed of, for example, a resin material in order to ensure insulation between the diaphragm 111 and the working medium supply assembly 10. The support member 131 is provided with an opening 131a having a diameter corresponding to the pipe line 11 and an atmospheric pressure side around the opening 131a, and a cylinder that houses the diaphragm assembly 110, the movable electrode 121, and the fixed electrode 122. A housing portion 131b that is a concave portion of the shape, an outer peripheral portion 131c that extends from the housing portion 131b, has a screw hole 131e into which the fixing screw 133 is inserted, and contacts the working medium supply assembly 10, and inside the housing portion 131b. Thus, a recess 131d provided around the opening 131a and in which the O-ring 112 is disposed is formed.

カバー132は、支持部材131の収容部131bに収容されたダイヤフラムアセンブリ110、可動電極121、及び、固定電極122の大気圧側に配置され、収容部131bを封止する。カバー132は、例えば樹脂材料で成形され、可動電極121、固定電極122を固定し、ダイヤフラム111に対して位置決めを行う。カバー132は、圧入、かしめ加工、あるいは、接着剤により収容部131bに固定する構成としてもよい。   The cover 132 is disposed on the atmospheric pressure side of the diaphragm assembly 110, the movable electrode 121, and the fixed electrode 122 housed in the housing portion 131b of the support member 131, and seals the housing portion 131b. The cover 132 is formed of, for example, a resin material, fixes the movable electrode 121 and the fixed electrode 122, and performs positioning with respect to the diaphragm 111. The cover 132 may be configured to be fixed to the housing portion 131b by press-fitting, caulking, or an adhesive.

圧力スイッチ100の取り付け方法の一例としては、まず、ダイヤフラムアセンブリ110を組み立てる。次に、ダイヤフラムアセンブリ110の大気圧側に、可動電極121及び固定電極122を固定したカバー132を、支持部材131の収容部131bに収容し固定する。リード線125を介して、可動電極121及び固定電極122と静電容量検出IC124を接続する。次に、支持部材131を複数の固定ネジ133及び複数のワッシャー134により作動媒体供給アセンブリ10に固定する。なお、この取り付け方法は限定ではなく、作動媒体供給アセンブリ10の形状や、静電容量の検出方法等により様々な方法が適用可能である。   As an example of a method of attaching the pressure switch 100, first, the diaphragm assembly 110 is assembled. Next, the cover 132 in which the movable electrode 121 and the fixed electrode 122 are fixed is received and fixed in the receiving portion 131 b of the support member 131 on the atmospheric pressure side of the diaphragm assembly 110. The movable electrode 121 and the fixed electrode 122 are connected to the capacitance detection IC 124 via the lead wire 125. Next, the support member 131 is fixed to the working medium supply assembly 10 by a plurality of fixing screws 133 and a plurality of washers 134. Note that this attachment method is not limited, and various methods can be applied depending on the shape of the working medium supply assembly 10, the capacitance detection method, and the like.

次に、静電容量検出IC124に組み込まれる回路構成である静電容量検出回路200について説明する。   Next, the capacitance detection circuit 200 that is a circuit configuration incorporated in the capacitance detection IC 124 will be described.

図2は、静電容量検出回路200のブロック図である。
図2において、静電容量検出回路200は、発振回路210と、発振状態検出回路220と、出力回路230とを備える。可動電極121及び固定電極122は、静電容量検出回路200の発振回路210の一部となるコンデンサとして接続される。発振回路210は、例えばRC回路等で構成され、静電容量の変動により発振周波数が変動する。従って、ダイヤフラム111が変位し、静電容量が変動すると、発振回路210の発振周波数が変動することになる。次に、ダイヤフラム111の変位に従い、発振周波数が変動すると、発振の開始あるいは停止が引き起こされる。発振回路210からの出力が発振状態検出回路220に入力され、上述の発振の開始あるいは停止が検出される。検出された検出信号は、出力回路230に入力され、増幅された後、外部に出力される。なお、静電容量検出回路200は、例示であって、ダイヤフラム111の変位を静電容量の変位として検出できればよい。
FIG. 2 is a block diagram of the capacitance detection circuit 200.
In FIG. 2, the capacitance detection circuit 200 includes an oscillation circuit 210, an oscillation state detection circuit 220, and an output circuit 230. The movable electrode 121 and the fixed electrode 122 are connected as a capacitor that becomes a part of the oscillation circuit 210 of the capacitance detection circuit 200. The oscillation circuit 210 is configured by, for example, an RC circuit or the like, and the oscillation frequency varies due to the variation in capacitance. Therefore, when the diaphragm 111 is displaced and the capacitance varies, the oscillation frequency of the oscillation circuit 210 varies. Next, when the oscillation frequency varies according to the displacement of the diaphragm 111, the oscillation is started or stopped. The output from the oscillation circuit 210 is input to the oscillation state detection circuit 220, and the start or stop of the oscillation described above is detected. The detected detection signal is input to the output circuit 230, amplified, and then output to the outside. Note that the capacitance detection circuit 200 is an example, and it is only necessary to detect the displacement of the diaphragm 111 as the displacement of the capacitance.

上述のような一般的な円板形状のダイヤフラム111を使用した従来技術による静電容量検出式圧力スイッチ100及び同様の構成により構成された圧力センサでは、一方の電極として使用するダイヤフラム111と、ダイヤフラム111からの信号を出力する固定電極122との接続方法により、ダイヤフラム111の圧力−変位特性、つまり、ダイヤフラム111の作動特性に影響を与えるという問題がある。また、ダイヤフラム111は微小変形するため、ダイヤフラム111と固定電極122との安定した導通を確保するのが難しいという問題もある。   In the conventional capacitance detection pressure switch 100 using the general disk-shaped diaphragm 111 as described above and the pressure sensor configured by the same configuration, the diaphragm 111 used as one electrode, and the diaphragm There is a problem in that the pressure-displacement characteristic of the diaphragm 111, that is, the operation characteristic of the diaphragm 111 is affected by the connection method with the fixed electrode 122 that outputs a signal from 111. In addition, since the diaphragm 111 is slightly deformed, there is a problem that it is difficult to ensure stable conduction between the diaphragm 111 and the fixed electrode 122.

このような従来の静電容量検出式圧力スイッチ及び圧力センサの問題点を解消するために、本発明の静電容量検出式圧力スイッチ及び圧力センサは、ダイヤフラムの形状を変更し、ダイヤフラムの外周の一部に外側に向って伸びる少なくとも1つの突起部である、可動電極を接続するための電極接触部が形成されることを特徴とする。以下、図3(a)乃至図3(c)を使用して本発明の静電容量検出式圧力スイッチ及び圧力センサの接触荷重印加時の特性を説明する。   In order to eliminate the problems of the conventional capacitance detection type pressure switch and pressure sensor, the capacitance detection type pressure switch and pressure sensor of the present invention change the shape of the diaphragm so that the outer circumference of the diaphragm is changed. An electrode contact part for connecting the movable electrode, which is at least one protrusion part extending outwardly in part, is formed. Hereinafter, the characteristics of the capacitance detection type pressure switch and pressure sensor of the present invention when a contact load is applied will be described with reference to FIGS. 3 (a) to 3 (c).

図3(a)は、従来技術による円板形状のダイヤフラム111と、本発明の静電容量検出式圧力スイッチのダイヤフラム300との接触荷重印加時の特性を比較して示す図であって、荷重無印加時の形状を示す図であり、図3(b)は、接触荷重印加時の変形を示す図であり、図3(c)は、接触荷重印加時の応力分布を示す図である。   FIG. 3 (a) is a diagram showing a comparison of characteristics when a contact load is applied between the disk-shaped diaphragm 111 according to the prior art and the diaphragm 300 of the capacitance detection type pressure switch of the present invention. FIG. 3B is a diagram showing a shape when no contact is applied, FIG. 3B is a diagram showing deformation when a contact load is applied, and FIG. 3C is a diagram showing a stress distribution when a contact load is applied.

図3(a)乃至図3(c)において、左側の図は、従来技術による円板形状のダイヤフラム111を示し、右側の図は、本発明の静電容量検出式圧力スイッチ及び圧力センサのダイヤフラム300であって、ダイヤフラム300の外周の一部に外側に向って伸びる少なくとも1つの突起部である、可動電極を接続するための電極接触部301が形成される構成を示す。   3 (a) to 3 (c), the left diagram shows a disk-shaped diaphragm 111 according to the prior art, and the right diagram shows the capacitance detection type pressure switch and the diaphragm of the pressure sensor of the present invention. 300 shows a configuration in which an electrode contact portion 301 for connecting a movable electrode, which is at least one protrusion extending outwardly, is formed on a part of the outer periphery of the diaphragm 300.

図3(a)において、矢印は接触荷重(ここでは、例えば10N)を印加する場所を示している。この接触荷重は、例えば図1の従来技術による静電容量検出式圧力スイッチ100において、ダイヤフラム111に、可動電極121が接続され、外部から何らかの負荷がかかったことを想定している。つまり、図3(a)の左側の従来のダイヤフラム111では、円板形状のダイヤフラムの外周部の一部に負荷がかかり、図3(a)の右側の本発明の静電容量検出式圧力スイッチ及び圧力センサのダイヤフラム300では、ダイヤフラム300の外周の一部に外側に向って伸びる少なくとも1つの突起部である、可動電極121を接続するための電極接触部301に負荷がかかることを示している。   In Fig.3 (a), the arrow has shown the place where a contact load (here 10N) is applied. For example, in the electrostatic capacitance detection type pressure switch 100 according to the prior art of FIG. 1, this contact load assumes that the movable electrode 121 is connected to the diaphragm 111 and some load is applied from the outside. That is, in the conventional diaphragm 111 on the left side of FIG. 3 (a), a load is applied to a part of the outer periphery of the disk-shaped diaphragm, and the capacitance detection type pressure switch of the present invention on the right side of FIG. 3 (a). In the diaphragm 300 of the pressure sensor, it is shown that a load is applied to the electrode contact portion 301 for connecting the movable electrode 121, which is at least one protrusion extending outwardly to a part of the outer periphery of the diaphragm 300. .

なお、円板形状のダイヤフラム111では、実際には、ダイヤフラム111の円周部の一部のみに可動電極121が接触するような拘束構造ではなく、可動電極121やその他の部品(例えばストッパなど)で円周部全体を保持するような構造をとることが多いが、ダイヤフラム111は、一般的に圧延方向/ソリ/バルジ加工による異方性が発生するため、円周部を一様に保持することは難しい。このような条件において、可動電極は常にダイヤフラムに接触している必要があり、ここでは、ダイヤフラム111への局所的な接触による影響度と本発明とを比較して解析を行った。   Note that the disk-shaped diaphragm 111 is not actually a constraining structure in which the movable electrode 121 contacts only a part of the circumference of the diaphragm 111, but the movable electrode 121 and other components (for example, a stopper). However, the diaphragm 111 generally has anisotropy due to the rolling direction / warping / bulging, so the circumference is held uniformly. It ’s difficult. Under such conditions, the movable electrode must always be in contact with the diaphragm, and here, the analysis was performed by comparing the degree of influence of local contact with the diaphragm 111 and the present invention.

図3(b)の接触荷重印加時の変形を示す図をみると、左側の従来のダイヤフラム111では、ダイヤフラムの圧力−変位特性に影響を与えるダイヤフラム111の中央部にあるお椀部分への変形が見られるが、右側の本発明のダイヤフラム300では、変形は突起部である電極接触部301に限定され、お椀部分への影響は見られない。   Looking at the deformation at the time of applying the contact load in FIG. 3B, in the conventional diaphragm 111 on the left side, the deformation to the bowl portion at the center of the diaphragm 111 that affects the pressure-displacement characteristics of the diaphragm is observed. As can be seen, in the diaphragm 300 of the present invention on the right side, the deformation is limited to the electrode contact portion 301 which is a protrusion, and no influence on the bowl portion is seen.

また同様に、図3(c)の接触荷重印加時の応力分布を示す図をみると、左側の従来のダイヤフラム111では、ダイヤフラムの圧力−変位特性に影響を与えるダイヤフラム111の中央部にあるお椀部分への応力分布の変位が見られるが、右側の本発明のダイヤフラム300では、応力分布の変位は突起部である電極接触部301に限定され、お椀部分への影響は見られない。   Similarly, looking at the stress distribution when the contact load is applied in FIG. 3 (c), the conventional diaphragm 111 on the left side shows the stress at the center of the diaphragm 111 that affects the pressure-displacement characteristics of the diaphragm. In the right diaphragm 300 of the present invention, the stress distribution displacement is limited to the electrode contact portion 301 that is a protrusion, and no influence on the bowl portion is observed.

このように、ダイヤフラム300の外周の一部に外側に向って伸びる少なくとも1つの突起部である、可動電極121を接続するための電極接触部301を設け、この電極接触部301に可動電極121を接続することにより、ダイヤフラムの圧力−変位特性に影響を与えるダイヤフラムの中央部にあるお椀部分への変形や応力分布の変位を抑制することができ、安定した導通を確保することができる。   As described above, an electrode contact portion 301 for connecting the movable electrode 121, which is at least one protrusion extending outward, is provided on a part of the outer periphery of the diaphragm 300, and the movable electrode 121 is attached to the electrode contact portion 301. By connecting, deformation to the bowl portion at the center of the diaphragm and displacement of the stress distribution that affect the pressure-displacement characteristics of the diaphragm can be suppressed, and stable conduction can be ensured.

次に、本発明の静電容量検出式圧力スイッチ及び圧力センサのダイヤフラムに設けられた電極接触部の形状の例を説明する。   Next, the example of the shape of the electrode contact part provided in the diaphragm of the electrostatic capacitance detection type pressure switch and pressure sensor of this invention is demonstrated.

図4(a)は、本発明の静電容量検出式圧力スイッチのダイヤフラムの形状の一例を示す図であって、電極接触部401がカシメ加工される形状に形成されるダイヤフラム400の平面図であり、図4(b)は、図4(a)のIVb−IVbに示す断面図であり、図4(c)は、可動電極421と電極接触部401を共に拡大して示す図であり、図4(d)は、可動電極421が電極接触部401に挿入された状態を拡大して示す図であり、図4(e)は、可動電極421が電極接触部401にカシメ加工された状態を拡大して示す図である。   FIG. 4A is a diagram showing an example of the shape of the diaphragm of the capacitance detection type pressure switch of the present invention, and is a plan view of the diaphragm 400 formed into a shape in which the electrode contact portion 401 is crimped. 4B is a cross-sectional view taken along IVb-IVb in FIG. 4A, and FIG. 4C is an enlarged view of the movable electrode 421 and the electrode contact portion 401. 4D is an enlarged view showing a state where the movable electrode 421 is inserted into the electrode contact portion 401, and FIG. 4E is a state where the movable electrode 421 is crimped to the electrode contact portion 401. It is a figure which expands and shows.

図4(a)乃至図4(e)において、ダイヤフラム400には、ダイヤフラム400の外周の一箇所に外側に向って伸びる1つの突起部である、可動電極421を接続するための電極接触部401が設けられる。電極接触部401は、カシメ加工される形状に形成される。電極接触部401には、中央には貫通孔401aが設けられており、図4(c)、図4(d)に示されるようにカシメ加工に適した形状に形成された可動電極421が貫通孔401aに挿入されて配置された後、図4(e)に示されるように電極接触部401と可動電極421がカシメ加工により固定される。なお、電極接触部401の図4(a)に示す上側には、2箇所の面取り401bが設けられている。このように面取り401bを設けることにより、ダイヤフラム成形時の成形の向きの間違いを防ぐことができる。ここでは、電極接触部401の上側に2箇所の面取り401bが設けられるものとしたが、1箇所設けるものとしても、下側に設けるものとしてもよい。また、後述する図5(a)乃至図7(c)に示す実施形態に、同様の面取りを設けるものとしてもよい。このような形状によっても、本発明の効果を得ることができる。   4A to 4E, the diaphragm 400 includes an electrode contact portion 401 for connecting the movable electrode 421, which is one protrusion portion extending outward at one location on the outer periphery of the diaphragm 400. Is provided. The electrode contact portion 401 is formed in a shape to be crimped. The electrode contact portion 401 is provided with a through hole 401a in the center, and a movable electrode 421 formed in a shape suitable for caulking as shown in FIGS. 4C and 4D passes therethrough. After being inserted and arranged in the hole 401a, the electrode contact portion 401 and the movable electrode 421 are fixed by caulking as shown in FIG. Two chamfers 401b are provided on the upper side of the electrode contact portion 401 shown in FIG. By providing the chamfer 401b in this way, it is possible to prevent an error in the molding direction at the time of diaphragm molding. Here, two chamfers 401b are provided on the upper side of the electrode contact portion 401, but may be provided on one side or on the lower side. Moreover, it is good also as what provides the same chamfering to embodiment shown to Fig.5 (a) thru | or FIG.7 (c) mentioned later. The effect of the present invention can also be obtained by such a shape.

図5(a)は、本発明の静電容量検出式圧力スイッチのダイヤフラムの形状の参考例を示す図であって、電極接触部501がはんだ付けされる形状に形成されるダイヤフラム500の平面図であり、図5(b)は、図5(a)のVb−Vbに示す断面図であり、図5(c)は、可動電極521と電極接触部501を共に拡大して示す図であり、図5(d)は、可動電極521が電極接触部501に挿入された状態を拡大して示す図であり、図5(e)は、可動電極521が電極接触部501にはんだ付けされた状態を拡大して示す図である。   FIG. 5A is a diagram showing a reference example of the shape of the diaphragm of the capacitance detection type pressure switch of the present invention, and is a plan view of the diaphragm 500 formed in a shape to which the electrode contact portion 501 is soldered. 5B is a cross-sectional view taken along line Vb-Vb in FIG. 5A, and FIG. 5C is an enlarged view of both the movable electrode 521 and the electrode contact portion 501. FIG. 5D is an enlarged view showing a state in which the movable electrode 521 is inserted into the electrode contact portion 501, and FIG. 5E is a view in which the movable electrode 521 is soldered to the electrode contact portion 501. It is a figure which expands and shows a state.

図5(a)乃至図5(e)において、ダイヤフラム500には、ダイヤフラム500の外周の一箇所に外側に向って伸びる1つの突起部である、可動電極521を接続するための電極接触部501が設けられる。電極接触部501は、はんだ付け加工される形状に形成される。電極接触部501には、中央には貫通孔501aが設けられており、図5(c)、図5(d)に示されるようにはんだ付け加工に適した形状に形成された可動電極521がこの貫通孔501aに挿入されて配置された後、図5(e)に示されるように電極接触部501と可動電極521がはんだ付け加工によりはんだ502で固定される。なお、電極接触部501の付け根付近には、はんだ付け加工の際の熱伝導を抑制するための薄肉部501bが形成される。このような形状によっても、本発明の効果を得ることができる。   5A to 5E, the diaphragm 500 has an electrode contact portion 501 for connecting the movable electrode 521, which is one protrusion portion extending outward at one location on the outer periphery of the diaphragm 500. Is provided. The electrode contact portion 501 is formed in a shape to be soldered. The electrode contact portion 501 is provided with a through hole 501a at the center, and a movable electrode 521 formed in a shape suitable for soldering as shown in FIGS. 5 (c) and 5 (d). After being inserted and disposed in the through hole 501a, the electrode contact portion 501 and the movable electrode 521 are fixed by the solder 502 by soldering as shown in FIG. A thin portion 501b for suppressing heat conduction during soldering is formed near the base of the electrode contact portion 501. The effect of the present invention can also be obtained by such a shape.

図6(a)は、本発明の静電容量検出式圧力スイッチのダイヤフラムの形状の一例を示す図であって、電極接触部601がスポット溶接される形状に形成されるダイヤフラム600の平面図であり、図6(b)は、図6(a)のVIb−VIbに示す断面図であり、図6(c)は、可動電極621と電極接触部601を共に拡大して示す図であり、図6(d)は、可動電極621が電極接触部601に接触された状態を拡大して示す図であり、図6(e)は、可動電極621が電極接触部601にスポット溶接された状態を拡大して示す図であり、図6(f)は、先端が折れ曲がっていない形状の可動電極621Aが電極接触部601にレーザー溶接された状態を拡大して示す図である。   FIG. 6A is a diagram illustrating an example of the shape of the diaphragm of the capacitance detection type pressure switch of the present invention, and is a plan view of the diaphragm 600 formed in a shape in which the electrode contact portion 601 is spot-welded. 6 (b) is a cross-sectional view taken along VIb-VIb of FIG. 6 (a), and FIG. 6 (c) is an enlarged view of the movable electrode 621 and the electrode contact portion 601. FIG. 6D is an enlarged view showing a state in which the movable electrode 621 is in contact with the electrode contact portion 601, and FIG. 6E is a state in which the movable electrode 621 is spot welded to the electrode contact portion 601. FIG. 6 (f) is an enlarged view showing a state where the movable electrode 621 </ b> A whose tip is not bent is laser welded to the electrode contact portion 601.

図6(a)乃至図6(e)において、ダイヤフラム600には、ダイヤフラム600の外周の一箇所に外側に向って伸びる1つの突起部である、可動電極621を接続するための電極接触部601が設けられ、電極接触部601は、スポット溶接される平坦な形状に形成される。図6(c)、図6(d)に示されるようにスポット溶接に適するように、先端がL字形状に折れ曲がった形状を有する可動電極621が、電極接触部601に接触された後、図6(e)に示されるように電極接触部601と可動電極621がスポット溶接602により固定される。なお、電極接触部601の付け根付近には、スポット溶接の際の熱伝導を抑制するための薄肉部601bが形成される。なお、ここではスポット溶接により固定されるものとしたが、代わりにレーザー溶接による溶融固化層602により固定されるものとしてもよい。また、レーザー溶接を行う場合には、図6(f)に示されるように先端が折れ曲がっていない形状の可動電極621Aを使用し、電極接触部601に溶融固化層602Aにより固定されるものとしてもよい。このような形状によっても、本発明の効果を得ることができる。   6A to 6E, the diaphragm 600 has an electrode contact portion 601 for connecting the movable electrode 621, which is one protrusion portion extending outward at one location on the outer periphery of the diaphragm 600. The electrode contact portion 601 is formed in a flat shape that is spot-welded. After the movable electrode 621 having a shape whose tip is bent in an L-shape so as to be suitable for spot welding as shown in FIGS. 6C and 6D, the electrode contact portion 601 is contacted. 6 (e), the electrode contact portion 601 and the movable electrode 621 are fixed by spot welding 602. A thin portion 601b for suppressing heat conduction during spot welding is formed near the base of the electrode contact portion 601. In addition, although fixed by spot welding here, you may fix by the melt-solidified layer 602 by laser welding instead. Further, when laser welding is performed, a movable electrode 621A having a bent end as shown in FIG. 6 (f) may be used and fixed to the electrode contact portion 601 by a melt-solidified layer 602A. Good. The effect of the present invention can also be obtained by such a shape.

図7(a)は、本発明の静電容量検出式圧力スイッチのダイヤフラムの形状の一例を示す図であって、電極接触部701がコネクタ嵌合される形状に形成されるダイヤフラム700の平面図であり、図7(b)は、図7(a)のVIIb−VIIbに示す断面図であり、図7(c)は、図7(a)のVIIc−VIIcに示す断面図である。   FIG. 7A is a diagram showing an example of the shape of the diaphragm of the capacitance detection type pressure switch of the present invention, and is a plan view of the diaphragm 700 formed into a shape in which the electrode contact portion 701 is fitted into the connector. 7B is a cross-sectional view taken along line VIIb-VIIb in FIG. 7A, and FIG. 7C is a cross-sectional view taken along line VIIc-VIIc in FIG. 7A.

図7(a)乃至図7(c)において、ダイヤフラム700には、ダイヤフラム700の外周の一箇所に外側に向って伸びる1つの突起部である、可動電極721を接続するための電極接触部701が設けられ、電極接触部701は、可動電極721とコネクタ嵌合される形状に形成される。ここでは例えば、図7(c)に示されるように、電極接触部701は、先端に水平面から90度折れ曲がった突起形状701aが形成され、この突起形状701aが、例えばギボシ端子、ファストン端子(登録商標)等の平型接続端子、圧着端子などが接続できる形状に形成され、この突起形状701aに合わせた形状の可動電極721である、上記端子のうちの1つが挿入されて固定される。なお、このようなコネクタ嵌合される形状の可動電極721を突起形状701aに挿入する際には、ダイヤフラム700に応力がかかり撓みやすいため、電極接触部701の付け根付近に切り欠き702を形成してもよい。このような形状によっても、本発明の効果を得ることができる。   7A to 7C, the diaphragm 700 includes an electrode contact portion 701 for connecting the movable electrode 721, which is one protrusion portion extending outward at one location on the outer periphery of the diaphragm 700. The electrode contact portion 701 is formed in a shape that fits with the movable electrode 721 through a connector. Here, for example, as shown in FIG. 7C, the electrode contact portion 701 has a protrusion shape 701a bent 90 degrees from the horizontal plane at the tip, and this protrusion shape 701a is, for example, a Giboshi terminal or a Faston terminal (registered). A flat connection terminal such as a trademark), a crimp terminal, or the like is formed, and one of the terminals, which is a movable electrode 721 having a shape corresponding to the protrusion shape 701a, is inserted and fixed. Note that when the movable electrode 721 having such a connector fitting shape is inserted into the protrusion shape 701a, the diaphragm 700 is stressed and easily bent, so a notch 702 is formed near the base of the electrode contact portion 701. May be. The effect of the present invention can also be obtained by such a shape.

図8(a)は、本発明の静電容量検出式圧力スイッチのダイヤフラムの形状の一例を示す図であって、ダイヤフラムの外周に皿ばね形状を構成する複数の板ばね形状の電極接触部801a乃至801hが設けられたダイヤフラム800の平面図であり、図8(b)は、図8(a)のVIIIb−VIIIbに示す断面図である。   FIG. 8A is a diagram showing an example of the shape of the diaphragm of the capacitance detection type pressure switch of the present invention, and a plurality of leaf spring-shaped electrode contact portions 801a constituting a disc spring shape on the outer periphery of the diaphragm. FIG. 8B is a sectional view taken along line VIIIb-VIIIb in FIG. 8A.

図8(a)、図8(b)において、ダイヤフラム800には、ダイヤフラム800の外周に皿ばね形状を構成する複数の板ばね形状の電極接触部801a乃至801hが設けられる。図8(b)に示すように、複数の板ばね形状の電極接触部801a乃至801hは、上方に向って斜めに折れ曲がった形状に形成される。このような形状に形成された電極接触部801a乃至801hは、水平方向のばねの弾性力を有するため、このばねの弾性力により可動電極と接触させることができる。また、このばねの弾性力により、図1に示す支持部材131や、継手管等に取り付けられたときに、熱膨張等による変形があった場合にも確実に接触できるという効果を有する。なお、ここでは、複数の板ばね形状を有する皿ばね形状が形成されるものとしたが、これには限定されず、板ばねは他の本数でも、単数形成されるものとしてもよい。以下に、このダイヤフラム800を使用した実施形態を説明する。   8A and 8B, the diaphragm 800 is provided with a plurality of leaf spring-shaped electrode contact portions 801a to 801h that form a disk spring shape on the outer periphery of the diaphragm 800. As shown in FIG. 8B, the plurality of leaf spring-shaped electrode contact portions 801a to 801h are formed in a shape bent obliquely upward. Since the electrode contact portions 801a to 801h formed in such a shape have the elastic force of the spring in the horizontal direction, they can be brought into contact with the movable electrode by the elastic force of the spring. In addition, the elastic force of the spring has an effect that when it is attached to the support member 131 shown in FIG. In addition, although the disc spring shape which has a some leaf | plate spring shape was formed here, it is not limited to this, A leaf spring may be formed with another number or a single number. Hereinafter, an embodiment using the diaphragm 800 will be described.

図9は、本発明の一実施形態に係る静電容量検出式圧力スイッチ900の構成を示す図である。
図9において、静電容量検出式圧力スイッチ900は、主に、図1に示す一般的な円板形状のダイヤフラム111の代わりに、図8に示す皿ばね形状のダイヤフラム800を備えることを特徴とする。図1に示す従来技術による圧力スイッチ100と同じ構成要素には、同じ符号を付し、説明を省略する。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a capacitance detection type pressure switch 900 according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 9, a capacitance detection type pressure switch 900 is mainly characterized by including a disc spring-shaped diaphragm 800 shown in FIG. 8 instead of the general disk-shaped diaphragm 111 shown in FIG. To do. The same components as those of the pressure switch 100 according to the prior art shown in FIG.

圧力スイッチ900は、ダイヤフラムアセンブリ910と、静電容量検出部920と、ダイヤフラムアセンブリ910及び静電容量検出部920を保持し、作動媒体供給アセンブリ10´に固定する固定部930とを備える。   The pressure switch 900 includes a diaphragm assembly 910, a capacitance detection unit 920, and a fixing unit 930 that holds the diaphragm assembly 910 and the capacitance detection unit 920 and fixes them to the working medium supply assembly 10 ′.

ダイヤフラムアセンブリ910は、管路11´から供給された作動媒体の圧力の変動に応じて変位し、皿ばね形状のダイヤフラム800と、ダイヤフラム800の管路11´側に配置され作動媒体を封止するOリング112と、Oリング112と密着し作動媒体を封止する隔膜113とを備える。   The diaphragm assembly 910 is displaced according to the fluctuation of the pressure of the working medium supplied from the pipe line 11 ′, and is arranged on the side of the pipe line 11 ′ of the diaphragm 800 and the diaphragm 800 and seals the working medium. An O-ring 112 and a diaphragm 113 that is in close contact with the O-ring 112 and seals the working medium are provided.

皿ばね形状のダイヤフラム800は、図8に示すように、ダイヤフラム800の外周に複数の板ばねが設けられた皿ばね形状に形成され、水平方向のばねの弾性力を有するように金属材料で構成される。皿ばね形状のダイヤフラム800は、後述する円柱形状の可動電極921と水平方向のばねの弾性力により固定される。また、ダイヤフラム111は、主に反転動作、すなわち、スナップアクションするばね性を有する金属製のものを使用するが、本構成を圧力の計測値を出力する圧力センサに適用する場合には、スナップアクションするダイヤフラムは使用できない。   As shown in FIG. 8, the disc spring-shaped diaphragm 800 is formed in a disc spring shape in which a plurality of leaf springs are provided on the outer periphery of the diaphragm 800, and is made of a metal material so as to have the elasticity of the spring in the horizontal direction. Is done. The disc spring-shaped diaphragm 800 is fixed by the elastic force of a cylindrical movable electrode 921 described later and a horizontal spring. In addition, the diaphragm 111 is mainly made of a metal having a reversing action, that is, a spring property that performs a snap action. However, when this configuration is applied to a pressure sensor that outputs a pressure measurement value, a snap action is used. Do not use diaphragms.

静電容量検出部920は、ダイヤフラム800の一部に電気的に接続される可動電極921と、ダイヤフラム800の大気圧側に設けられる固定電極122と、固定電極122のダイヤフラム800側に取り付けられた絶縁被膜123と、可動電極121及び固定電極122とリード線125を介して電気的に接続され、ダイヤフラム800と固定電極122との間の静電容量を検出する静電容量検出IC124とを備える。   The capacitance detection unit 920 is attached to the movable electrode 921 electrically connected to a part of the diaphragm 800, the fixed electrode 122 provided on the atmospheric pressure side of the diaphragm 800, and the diaphragm 800 side of the fixed electrode 122. The insulating coating 123 includes a capacitance detection IC 124 that is electrically connected to the movable electrode 121 and the fixed electrode 122 via the lead wire 125 and detects the capacitance between the diaphragm 800 and the fixed electrode 122.

可動電極921は、金属材料で筒状の円柱形状に形成され、筒状の円柱形状の内面にダイヤフラム800の外周に設けられた皿ばね形状を構成する複数の板ばね形状の電極接触部801a乃至801hが接触される。電極接触部801a乃至801hは、水平方向のばねの弾性力を有するため、可動電極921と、電極接触部801a乃至801hとの接続は強固のものとなり、安定した導通を確保できる。可動電極921は、リード線125を介して静電容量検出IC124と接続され、これによりダイヤフラム800は静電容量検出におけるコンデンサの一方の電極を形成する。なお、筒状の円柱形状の可動電極921は、後述する支持部材931の収容部931bに圧入、あるいは、インサート成形等により固定される。   The movable electrode 921 is formed of a metal material into a cylindrical columnar shape, and a plurality of leaf spring-shaped electrode contact portions 801a to 801a constituting a disc spring shape provided on the outer periphery of the diaphragm 800 on the inner surface of the cylindrical columnar shape. 801h is contacted. Since the electrode contact portions 801a to 801h have the elasticity of the horizontal spring, the connection between the movable electrode 921 and the electrode contact portions 801a to 801h becomes strong, and stable conduction can be ensured. The movable electrode 921 is connected to the capacitance detection IC 124 via the lead wire 125, whereby the diaphragm 800 forms one electrode of a capacitor in capacitance detection. The cylindrical columnar movable electrode 921 is fixed by press-fitting or insert molding into a receiving portion 931b of a support member 931 described later.

固定部930は、ダイヤフラム800と作動媒体供給アセンブリ10´との間の絶縁を確保し、圧力スイッチ900を作動媒体供給アセンブリ10´に固定する支持部材931と、支持部材931の大気圧側に設けられた収容部931bを封止するカバー932と、支持部材931と作動媒体供給アセンブリ10´とを固定する複数の固定ネジ133と、複数の固定ネジ133のそれぞれの緩みを防止する複数のワッシャー134とを備える。   The fixing portion 930 secures insulation between the diaphragm 800 and the working medium supply assembly 10 ′, and is provided on the atmospheric pressure side of the support member 931 for fixing the pressure switch 900 to the working medium supply assembly 10 ′. A cover 932 that seals the accommodating portion 931b, a plurality of fixing screws 133 that fix the support member 931 and the working medium supply assembly 10 ', and a plurality of washers 134 that prevent looseness of each of the plurality of fixing screws 133. With.

支持部材931は、略円板形状で、ダイヤフラム800と作動媒体供給アセンブリ10´との間の絶縁を確保するため、例えば樹脂材料で成形される。支持部材931には、管路11´に対応する直径を有する開口部931aと、開口部931aの周囲の大気圧側に設けられ、ダイヤフラムアセンブリ910、可動電極921、及び、固定電極122を収容する円筒形状の凹部である収容部931bと、収容部931bから周囲に広がり、固定ネジ133が挿入されるネジ穴931eを有し作動媒体供給アセンブリ10´に接触する外周部931cと、収容部931bの内部であって開口部931aの周囲に設けられOリング112を配置する凹部931dとが形成される。収容部931bには、上述の円柱形状の可動電極921が圧入、あるいは、インサート成形等により固定される。   The support member 931 has a substantially disk shape, and is formed of, for example, a resin material in order to ensure insulation between the diaphragm 800 and the working medium supply assembly 10 ′. The support member 931 is provided with an opening 931a having a diameter corresponding to the pipe line 11 'and an atmospheric pressure side around the opening 931a, and houses the diaphragm assembly 910, the movable electrode 921, and the fixed electrode 122. An accommodating portion 931b that is a cylindrical recess, an outer peripheral portion 931c that extends from the accommodating portion 931b, has a screw hole 931e into which the fixing screw 133 is inserted, and contacts the working medium supply assembly 10 ', and the accommodating portion 931b A recess 931d is provided inside the opening 931a and in which the O-ring 112 is disposed. The cylindrical movable electrode 921 described above is fixed to the housing portion 931b by press-fitting or insert molding.

以上のように、本実施形態の静電容量検出式圧力スイッチ900によっても、本発明の効果を得ることができる。   As described above, the effect of the present invention can also be obtained by the capacitance detection type pressure switch 900 of the present embodiment.

また、本実施形態において、ダイヤフラムにスナップアクションではなく、スローアクションのダイヤフラムを使用し、静電容量検出回路の出力信号を線形的に変動する静電容量をそのまま出力するように変更すれば、本実施形態の構成を圧力センサに適用することも可能である。   Also, in this embodiment, if the diaphragm of the slow action is used instead of the snap action, and the output signal of the capacitance detection circuit is changed to output the linearly changing capacitance as it is, this It is also possible to apply the configuration of the embodiment to a pressure sensor.

以上のように、本発明の静電容量検出式圧力スイッチ及び圧力センサによれば、ダイヤフラムの外周の一部に外側に向って伸びる少なくとも1つの突起部である、可動電極を接続するための電極接触部を設け、この電極接触部に可動電極を接続することにより、ダイヤフラムの圧力−変位特性に影響を与えるダイヤフラムの中央部にあるお椀部分への変形や応力分布の変位を抑制することができ、安定した導通を確保することができる。   As described above, according to the capacitance detection type pressure switch and pressure sensor of the present invention, the electrode for connecting the movable electrode, which is at least one protrusion extending outwardly to a part of the outer periphery of the diaphragm By providing a contact part and connecting a movable electrode to this electrode contact part, it is possible to suppress deformation to the bowl part at the center of the diaphragm and displacement of the stress distribution that affect the pressure-displacement characteristics of the diaphragm. Stable conduction can be ensured.

100、900 圧力スイッチ
110、910 ダイヤフラムアセンブリ
111、300、400、500、600、700、800 ダイヤフラム
112 Oリング
113 隔膜
120、920 静電容量検出部
121、321、421、521、621、621A、721、821、921 可動電極
122 固定電極
123 絶縁被膜
124 静電容量検出IC
125 リード線
130、930 固定部
131、931 支持部材
132、932 カバー
133 固定ネジ
134 ワッシャー
200 静電容量検出回路
210 発振回路
220 発振状態検出回路
230 出力回路
301、401、501、601、701、801 電極接触部
100, 900 Pressure switch 110, 910 Diaphragm assembly 111, 300, 400, 500, 600, 700, 800 Diaphragm 112 O-ring 113 Diaphragm 120, 920 Capacitance detector 121, 321, 421, 521, 621, 621A, 721 , 821, 921 Movable electrode 122 Fixed electrode 123 Insulating film 124 Capacitance detection IC
125 Lead wire 130, 930 Fixing part 131, 931 Support member 132, 932 Cover 133 Fixing screw 134 Washer 200 Capacitance detection circuit 210 Oscillation circuit 220 Oscillation state detection circuit 230 Output circuit 301, 401, 501, 601, 701, 801 Electrode contact area

Claims (6)

管路から供給される作動媒体の圧力の変動に応じて変位し、前記管路からの前記作動媒体の圧力が設定値未満である場合には、下側に膨らんだ形状をなし、前記管路からの前記作動媒体の圧力が設定値以上になると、前記作動媒体の圧力により下側に膨らんだ形状から上側に膨らんだ形状に可逆的に反転する、スナップアクションを行うダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムに電気的に接続される可動電極と、
前記ダイヤフラムの前記管路に対向する大気圧側に設けられる固定電極と、
前記固定電極と前記ダイヤフラムとの絶縁を確保する絶縁被膜と
を備え、
前記作動媒体の圧力の変動により前記ダイヤフラムが変位し、当該変位を前記可動電極に接続された前記ダイヤフラムと前記固定電極との間の静電容量の変動として検出し、当該静電容量の変動に基づき前記作動媒体の圧力を検出するように構成された静電容量検出式圧力スイッチにおいて、
前記ダイヤフラムの外周の一部に外側に向って伸びる少なくとも1つの突起部である、前記可動電極を接続するための電極接触部が形成されたことを特徴とする静電容量検出式圧力スイッチ。
When the pressure of the working medium supplied from the pipe is displaced according to the fluctuation of the pressure and the pressure of the working medium from the pipe is less than a set value, the pipe is formed in a bulging shape downward. A diaphragm that performs a snap action that reversibly inverts from a shape that bulges downward to a shape that bulges upward due to the pressure of the working medium when the pressure of the working medium from is higher than a set value ;
A movable electrode electrically connected to the diaphragm;
A fixed electrode provided on the atmospheric pressure side facing the pipe line of the diaphragm;
An insulating coating that ensures insulation between the fixed electrode and the diaphragm;
The diaphragm is displaced by a change in pressure of the working medium, and the displacement is detected as a change in capacitance between the diaphragm connected to the movable electrode and the fixed electrode. A capacitance-sensing pressure switch configured to detect the pressure of the working medium based on:
An electrostatic capacitance detection type pressure switch, wherein an electrode contact portion for connecting the movable electrode, which is at least one protrusion portion extending outwardly, is formed on a part of the outer periphery of the diaphragm.
前記電極接触部は、中央部に貫通孔が設けられており、一方側には、少なくとも1箇所の面取りが設けられており、前記可動電極とカシメ加工される形状に形成されることを特徴とする請求項1に記載の静電容量検出式圧力スイッチ。 The electrode contact portion is provided with a through hole in a central portion, and at least one chamfer is provided on one side, and is formed into a shape that is caulked with the movable electrode. The capacitance detection type pressure switch according to claim 1. 前記電極接触部の付け根付近には、薄肉部が形成されており、前記可動電極とスポット溶接される形状に形成されることを特徴とする請求項1に記載の静電容量検出式圧力スイッチ。 2. The capacitance detection type pressure switch according to claim 1 , wherein a thin portion is formed near a base of the electrode contact portion and is formed in a shape that is spot-welded to the movable electrode. 前記電極接触部の付け根付近には、薄肉部が形成されており、前記可動電極とレーザー溶接される形状に形成されることを特徴とする請求項1に記載の静電容量検出式圧力スイッチ。 2. The capacitance detection type pressure switch according to claim 1 , wherein a thin portion is formed near a base of the electrode contact portion , and is formed into a shape welded to the movable electrode. 前記電極接触部の先端には、先端に水平面から90度折れ曲がった突起形状が形成され、前記電極接触部は、前記可動電極とコネクタ嵌合される形状に形成されることを特徴とする請求項1に記載の静電容量検出式圧力スイッチ。 The tip of the electrode contact portion is formed with a projection shape bent 90 degrees from a horizontal plane at the tip, and the electrode contact portion is formed in a shape to be fitted to the movable electrode and a connector. 1. The capacitance detection type pressure switch according to 1. 前記電極接触部は、前記ダイヤフラムの外周に板ばねが設けられた皿ばね形状に形成され、前記可動電極と前記皿ばねの弾性力により接続されることを特徴とする請求項1に記載の静電容量検出式圧力スイッチ。   The static contact according to claim 1, wherein the electrode contact portion is formed in a disc spring shape in which a leaf spring is provided on an outer periphery of the diaphragm, and is connected by the elastic force of the movable electrode and the disc spring. Capacitance detection pressure switch.
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